【ACS Catal.】理论计算研究揭示环化酶XimE的双功能特性

  • A+
酶在催化一种底物合成一种产物方面的特异性和高效性一直是人们研究的热点。在厦门霉素生物合成中发现的类SnoaL环化酶XimE不仅催化XimD生成的天然环氧代谢物的吡喃环化,而且也能促进非天然环氧异构体的呋喃环化。近期,上海交大赵一雷组通过理论计算阐明了这种潜在的独特底物控制酶功能的反应机制。

图片来源:ACS Catal.


该研究结合酶簇模型计算、反应前和反应后分子动力学模拟、ONIOM过渡态计算和QM/SCRFVS)介电常数扫描,探索了发生在XimE疏水活性位点的可能途径。吡喃和呋喃途径都具有相似的酸碱催化机制,E136H102分别作为质子供体和受体,吡喃是由融合型过渡态生成,而呋喃是由螺环过渡态生成的。

图片来源:ACS Catal.

 

通过ONIOM计算发现四种可能的过渡态的相对能量为Fused-S Spiro-S<Spiro-R<Fused-RXimE催化的S-环氧化物生成吡喃和R-环氧化物生成呋喃的区域化学偏好源于酶与其过渡态之间的诱导契合相互作用,这种相互作用传递到产物中。显然,XimE与上游XimD环氧酶生成的天然S-环氧底物一起进化,并且偶然通过类似的催化机制催化对映体R-环氧的不同反应。

图片来源:ACS Catal.


参考文献:ComputationalExploration of How Enzyme XimE Converts Natural S‑Epoxide to Pyran and R‑Epoxide to Furan

ACS Catal. 2021, 11, 7928−7942

原文作者:Chuchu Jiang, Bei-Bei He, Rosalinda L. Zhao, Min-Juan Xu,* K. N.Houk,* and Yi-Lei Zhao*


weinxin
我的微信
关注我了解更多内容

发表评论

目前评论:0